試論電力系統中變壓器自動檢測技術

鄒榮 沈浩

【摘 ?要】現代電力部分要實現電力變壓器停電情況的預防性實驗，如果在實驗過程中出現異常的正交，那么就要進行離線檢測，從而避免變壓器出現重大事故，使其可靠性及安全性得到有效的提高。但是在實際工作中還是存在部分問題，從而使以上方式具有局限性。自動檢測裝置軟件具有實驗數據庫功能，對比實驗數據并且保存，使檢修效率得到有效的提高，能夠實現快速裝置布置，使其順利工作。

【關鍵詞】電力系統;變壓器;自動檢測

1 電力變壓器自動檢測配置及其特點

此裝置具有電力變壓器介質損耗、直流電阻和絕緣電阻等檢測功能，能夠有效一次接線和一鍵操作，使系統自動實現上述項目。自動檢測裝置的主要特點是具有高精度、高效率和高安全性能。其中，高精度是指有效提高自動檢測裝置精度，使結果精準度高于一般的檢測設備。高效率是指在實現檢測過程中，通過一次準備工作實現全過程工作，從而提高效率。另外，此裝置還能夠有效提高操作過程中的安全系數，從而有效消除各種危險因數。

2 電力變壓器自動檢測裝置的設計

2.1裝置的硬件設計

系統主要包括數據收集及處理、控制信號輸出及裝置驅動、計算機顯示及打印三部分。檢測系統使用National數據收集卡及虛擬儀器軟件創建系統主體，數據采集卡自帶的驅動程序能夠省去編程人員在應用軟件及采集卡中接口程序消耗的時間，軟件自身能夠在計算機程序控制中實現變壓器常規實驗全過程實驗系統，并且實現調壓、合閘、數據處理、讀數及打印報告，使檢測精準度及速度得到提高，降低實驗人員機械化的重復勞動。系統收集數據指的是變壓器試驗中高低壓側、室溫中的三相電壓/電流值，測量的數據通過信號接口電路進行轉換之后對數據收集卡進行傳輸，以測量的數據換算成為75℃標準值，對不平衡率及相應參數進行出錯判斷根據，在電壓及電流達到設定值的時候實現調壓器的鎖定，并且測量這個時候電壓值及電流值，將其實現實驗數據的計算。此模塊硬件部分由接口電路板及PCI構成。傳統變壓器測試電路的電流電壓信號為0～600A及0～1000V，和DAQ卡的0～5A及0～10V測量范圍不相符，所以使用0.1級電流電壓變送器使普通測試線路信號到DAQ卡中傳輸并且測量。變壓器實驗中包括負載及空載實驗，在測試過程中要以實驗指令依次執行調壓器原邊合閘、副邊合閘，調壓器升壓降壓等功能，以試驗種類及參數調整執行次序及調壓速度，在達到設置電壓值的時候，保證電壓不變，并且等候功率分析儀采集數據，隨時對標準值檢測的電壓電流值進行對比，如果出現錯誤將電源切斷，并且給出出錯信息。裝置的結構框架如圖1所示。

2.2系統控制單元

在裝置系統中使用日本公司C200Ha可編程控制器，其主要作用為在實現電力變壓器參數測試的過程中實現電流、電壓互感器量程切換控制，從而滿足電力參數及監控單元對于采集信號幅度的需求。實現實驗電源情況的監控，以模擬量I/O單元輸入三相電壓及電流值，反饋輸出控制通過變頻器驅動調壓電機，從而實現調壓過程自動化控制。基于手動操作模式中實現測試過程控制，在利用PLC之前組件PLC，也就是使用基本硬件單元及特殊硬件單元創建PLC系統。

2.2.1高壓單元

高壓單元主要包括高壓檢測和高低壓切換兩個功能模塊。其中高壓檢測模塊包括介損和絕緣電阻的高壓試驗電源及相應的檢測電路，實現繞組介損和電容量檢測、套管介損和電容量檢測、繞組絕緣電阻檢測和套管末屏對地絕緣電阻檢測等。利用高低壓切換模塊，可實現套管在高壓、低壓、短路、接地及懸空等五種狀態間的切換和AC12kV絕緣隔離。裝置在高壓狀態時，檢測電路、切換部件、引線等都保持嚴密的屏蔽性能[。

2.2.2低壓單元

低壓單元主要由通過直流電阻等低壓檢測模塊和綜合電源模塊組成。低壓檢測模塊主要由直流電阻、短路阻抗、有載分接開關切換與變比等四個檢測電路組成。綜合電源模塊負責提供裝置整體所需的相關工作電源和試驗電源，主要由精密變頻交流電源和高穩恒流電源等模塊組成。

2.2.3溫度測量

在實現升溫實驗的過程中，要利用精度在0.5℃以上的溫度計對變壓器油頂層溫度進行測量。此裝置使用智能化測溫模塊及相應溫度傳感器構成溫度測量系統，替代利用溫度計對油頂層溫度進行測量的方式，滿足系統測量精度需求。溫度收集模塊的作用就是在升溫試驗過程中對被試電力變壓器油頂層溫度、周圍環境溫度實現采集及測量。其中相應銅管封裝溫度傳感器探頭實現被試電力變壓器油頂層溫度測量，壁掛封裝溫度傳感器實現被試電力變壓器環境溫度進行測量。在升溫實驗結束之后，利用網絡連接卡通訊接口COM3使此測量數據對上位機傳輸。其次，在實現升溫實驗過程中，在油頂層某個點的溫度值超過設定溫度上限或者下限時，該模塊還具有報警功能。

2.2.4數據通信

電壓器自動化檢測裝置使用RS-485總線及ModBus通訊協議實現通信，如果計算機中沒有485接口，可以在主機中設置RS-485串口卡。

2.2.5數據處理及存儲

利用ModBus通訊協議傳輸的數據為簇2元素，所以要使簇2元素數據轉變成為32位實數型數據。首先，使簇2元素解除捆綁，之后使數據成為I-D數組，每個數組高低位分別為一維數組中的元素，之后將此數據高低位交織成為一維數組，將其轉化成為簇，以此使數據區強制轉變成為單精度32位實數型數據。要想存儲數據，首先要在系統中創建數據庫，此數據庫中包括檢查需要的記錄表，表中具有檢查者、測量電壓、變壓器編號、時間、功率及電流等相關記錄項。另外，利用Lab實現數據庫的連接，之后利用Easy函數和數據表連接，之后利用循環逐一使數據到表中存儲。

3 電力變壓器自動化檢測裝置的應用實現

在進行實驗的過程中，對電力變壓器介質損耗因數和檢測絕緣電阻要考慮多次拆線的問題。基于數字化測量，此裝置高壓檢測單元能夠有效提高自動檢測功能。在開始運行過程中將連線作為基礎，能夠實現變壓器工作過程中參數精準數值的自動測量。需要注意，實驗過程中不使用拆解連線。以三繞組變壓器為例，通過集控單元統一控制模塊對其進行管理，使其能夠相互進行配合，能夠自動測量變壓器的工作過程。第一，對介質損耗因素進行測量。利用介質和測量設備相互連接，將交流電壓輸入到高壓接口中，使高壓端代替高壓繼電器，使接地端代替高壓繼電器2和3，測量高壓的介質損耗。將介質損耗測量部分低壓測量線和變壓器繞組套管末屏相互結合，最后對高壓側繞組套管介質損耗進行針對性測量。第二，通過絕緣電阻測量的高壓接口實現直流高壓輸入，切換高壓繼電器，對地持續2min放電，使高壓端代替高壓繼電器1，其他高壓繼電器到接地端進行切換。絕緣電阻測量能夠實現絕緣電阻值的有效測量。通過自動檢測裝置能夠在測試前測量變壓器屬性，此外需要有效判斷測試內容，如繞組、套管等。將測量作為基礎，其測試流程如下。（1）開始測量。輸入測量初始化內容，包括電壓設置和頻率等。（2）實現低對中高壓側介損的測量，并顯示一組數據;實現中對高低壓側介損的測量，并顯示數據;實現高對中低壓側介損進行的測量，并顯示數據;實現低壓側套管介損的顯示。（3）實現高中低壓側對地絕緣電阻的測量，并且顯示數據;實現高對中低壓側絕緣電阻的測量，并且顯示數據。

結束語

電力變壓器是電網中的主要高壓電氣設備，其運行狀態的改變對電力系統的穩定性、安全性和經濟性具有較大影響。隨著我國電力工業的持續發展，針對變壓器的運行，提出了較高的可靠性需求，促進了變壓器檢測基礎的持續發展。設計的電力變壓器自動檢測裝置能夠提高系統的通信能力，具有較高的檢測精度，能夠滿足實時測控的需求。

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